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邊緣計算會顛覆云計算嗎?

本文作者: 2年前 (2018-07-31)

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邊緣計算會顛覆云計算嗎?

為何有人開始主張邊緣計算將會吃掉云計算,也有人相信純云計算時代正邁向終結,而且不只云端龍頭、商用軟件巨頭都搶著要押寶,連全球最大開源社群也大力支持,原因是什么?

云端服務龍頭Amazon每年冬天在美國拉斯韋加斯舉行的re:Invent全球用戶大會上,都會發表最新云端產品服務,去年卻突然大轉變,開始說要重視邊緣計算(Edge Computing),甚至還罕見一口氣推出三款非云端產品。還不到半年,另一家云服務競爭對手微軟也在今年 Build 2017開發者大會開始大談邊緣計算的重要性,甚至連微軟執行官Satya Nadella都直接喊出要做一個聰明邊緣設備。

前不久才宣布5年要重砸20億歐元投資物聯網的云端ERP商用軟件巨頭SAP去年也重金買下了一家意大利企業級物聯網平臺供貨商PLAT.ONE,就是為了要布局邊緣計算。

即便是以前極力擁護云端的一些主要云端大廠,最近也都突然大轉變,開始重視邊緣計算,因為這些云端廠商突然發現了自己的局限,驚覺只做云端產品還不夠,云端的手無法伸向地面的云,所以還要推出非云端產品,要把自己的云端技術,布建到更靠近使用者附近的設備上。

電信業最早嗅到邊緣計算商機

不過,趕在云端廠商發覺前,電信營運及設備商早從3年前,就已經開始將邊緣計算視為是未來發展新世代5G移動網絡的關鍵技術之一,因為是在電信基地臺連接回程網絡的近端,放置一臺服務器,以便將原來傳回后端核心網絡的數據攔截到服務器上運算處理,所以這樣的網絡架構又稱為移動邊緣計算(Mobile Edge Computing,MEC),甚至還由歐洲電信聯盟(ETSI)專門成立工作小組制定產業共通標準,來加速推動建立MEC生態系,去年9月,ETSI也首度展示了MEC概念性驗證的初步成果,可以運用在如企業服務、健康醫療及視訊分析等應用。

不只云端、電信業者紛紛押寶邊緣計算的市場,連全球最大開源社群Linux基金會今年4月也決定成立新項目來大力推動邊緣計算,要打造一套通用物聯網邊緣計算框架,超過50家軟硬件廠商和新創加入,包括Dell、AMD、VMware等。在早之前,則有網通廠商思科為首在前2年成立的OpenFog聯盟,不過,OpenFog聯盟使用的是“霧運算”(Fog Computing)當名稱,來與邊緣計算做區別,代表更重視云端與霧運算之間垂直互操作性的發展,OpenFog聯盟成立迄今已有包括ARM、Dell、Intel、微軟、鴻海、通用公司、AT&T在內超過50家業者加入。

邊緣計算是什么?為何連云端龍頭都甘愿為它推出非云產品,而電信業者也將它視為發展5G不可缺少的重要關鍵技術,連全球最大開源社群都登高一呼成立項目來大力推動它,甚至連以前曾擔任Citrix云端部門資深副總裁的美國知名創投A16z合伙人Peter Levine都斬釘截鐵的說:“邊緣計算將會吃掉云計算。”就連我們跨海遠距采訪到的Linux基金會物聯網資深總監Philip DesAutels都親口說出:“純云計算時代正在終結,邊緣計算開始興起”。

邊緣計算說穿了就是一種就近運算的概念,將運算更靠近數據源所在的本地區網(Local Network)內運算,盡可能不用將數據回傳云端,以減少數據往返云端的等待時間及網絡帶寬成本。邊緣計算通常是在本地端和云端兩邊交界的附近做運算處理,也就是數據進出區網附近的位置,這么做的目的,在于既可以將運算環境放在本地,同時又可以靠近云端邊界附近,借此跟云銜接。畢竟并不是全部的數據都能放在本地端運算,還是會有些需要更進一步分析及判斷的數據,最后還是要傳回云端來處理,或是做為長期存取的使用。

邊緣計算架構也適合物聯網應用

邊緣計算也適合用來部署物聯網應用,特別是在新興物聯網應用領域,例如自駕車、無人機、增強現實(AR)/虛擬現實(VR),以及機器人等,這些嶄新應用特別強調實時的影像分析及辨識處理能力,對于網絡的低延遲和高帶寬要求極高,需要在數十毫秒甚至微秒時間內就要反應,然而透過因特網傳輸往返云端,至少需要上百毫秒才能反應過來,所以這類型的應用,就很適合采用邊緣計算架構。

邊緣計算因為是在靠近數據源所在的局域網絡環境內運算,所以可以是在一臺大型運算設備,或者是很多臺中、小型運算設備或設備組成的本地端網絡內運算,這些運算設備可以是個人所有的移動設備(如智能手機、穿戴式設備),也可以是終端設備(如網關、監視攝影機、銀行ATM),或是其他物聯網設備。因為運算設備和設備之間彼此靠得很近,網絡傳輸更直接,如透過Wi-Fi、藍牙等,所以傳遞數據變很快。

網關(Gateway)是常見的一種邊緣計算設備,不過跟傳統只用來搜集和轉發資料的物聯網網關相比,新一代邊緣網關變得聰明,開始具有運算分析能力,能將靠近傳感器和其他物聯網設備周圍搜集的數據先運算處理,讓數據變少以后再回傳云端,即使沒有網絡,邊緣網關也能透過和其他運算設備組成一個具有分布式計算架構的本地端區網,自行就可以接手運算,等待網絡恢復后,才將處理后的資料傳回云端,若是邊緣設備運算能力足夠,甚至有時可以直接在本地端處理完,不必再送回云端接續處理。

這也直接點出了邊緣計算和集中式的傳統云計算架構最大不同之處,因為采用分布式計算架構,可以將運算分散靠近地面數據源的近端設備處理,以分攤原本在云計算的工作量,而不需要大老遠將資料傳回云端才能處理,因此速度變更快,甚至沒有網絡,靠近地面的運算設備也能接手自己處理,無云也沒關系。

邊緣計算因為是設計一個本地端運算網絡環境,以便于能就近處理數據,而不需要像云端離數據源太遠,所以有人說,邊緣計算是一朵地面的云,但是不像霧運算比較是整個特定區域的地上云,遍布范圍較廣,邊緣計算則可以是靠近數據源產生的一個小型區域的運算叢集,可以進到霧進不去的地方。所以邊緣計算其實就是一個本地端的云,甚至是一個在室內的云。從前天上的那朵云到了地面變成霧,現在還縮小進到工廠、辦公室、汽車甚至變成你家中的一朵云。

邊緣計算的興起,其實和近幾年企業IT架構發展逐漸改采混合云架構來部署,也有些許相似之處,因為從應用角度來看,混合云的出現也是為了解決公有云的網絡傳輸及延遲的問題,畢竟和企業內部網絡相比,終究因特網的傳輸速度還是過慢,若企業要將關鍵應用整套搬上公有云用時,就會被拖累,例如數據庫數據不同步等問題,以致于不少采用公有云的企業,也同時會結合私有云方式來部署,只不過以前這些私有云是由許多臺企業級服務器、儲存和網絡設備所布建而成,現在,可以是由許多不同大小的運算設備或設備組成。

云端大廠相繼押寶邊緣計算

當然,邊緣計算之所以變得越來越重要,不只是解決了云端與本地端聯機的瓶頸,對云端來說,這也是一個將天上的云延伸到本地端的作法,只要透過邊緣計算設備就能進到本地端,能讓地面的云,也成為天上云的邊界一部分。

在邊緣計算起飛之際,即便是以前極力擁護云端的一些主要云端大廠,最近也都突然大轉變,開始說要重視邊緣計算,連云端服務龍頭Amazon都驚覺只做云端產品還不夠,還要推出非云端的產品。Amazon去年一口氣就發布的非云端產品有三款,分別是能讓自家云端Lambda程序開始能在AWS環境外的邊緣設備執行的Lambda@Edge,還有將無服務器運算能力也帶到IoT設備內的AWS Greengrass,甚至 Amazon后來還推出一個具備儲存和運算的數據儲存設備 AWS Snowball Edge,內建Lambda執行環境,可做為脫機使用,以便于在云端不能服務時,程序還可以轉移到本地端的這臺設備接手繼續執行。

另一家云端大廠微軟也在今年押寶邊緣計算,甚至微軟執行官Satya Nadella在今年Build 2017開發者大會開場時更直接喊出:“ Intelligent Cloud and an Intelligent Edge(智能云與一個聰明邊緣設備)”的口號,以取代原先“移動優先、云端優先”的云端戰略。微軟今年上半也推出兩大主攻邊緣計算的非云端產品, Azure串流分析工具是其中之一,這是原本Azure云端才有的串流分析服務,現在也能用于本地端,可以直接就近分析串流數據,以便于加快異常事件的預警反應。

云端業者以外,思科也與商用分析軟件業者SAS連手,準備把商用分析技術帶進設備內,讓邊緣設備也具備商業分析能力。而臺灣也有廠商嗅到邊緣計算商機,例如老牌嵌入式系統廠商研華科技今年就發表了一系列邊緣智能服務器軟硬整合解決方案(Edge Intelligence Servers),可以先應用在工廠、零售、車隊物流、醫療,以及環境與能源等行業。

比起云端業者早搶先一步布局邊緣計算的電信業,近年來也有取得不錯的新進展。開始有大型電信商將電信網絡服務與邊緣計算來結合,例如,美國電信巨頭Verizon就在今年OpenStack年度大會上,展示利用OpenStack打造的一臺虛擬客戶端設備(Virtual Customer Premises Equipment)。這是利用白牌服務器打造的一臺虛擬網絡設備,外型就像一個白色小方盒,可以提供虛擬化網絡功能(VNF),如網絡優化、安全等。這個小盒子因為具備LTE功能,可以直接放置在靠近辦公室最近的位置,以便于企業能隨時依需求來增減網絡服務。Verizon 甚至用Cloud in Box來形容,這就像是把一朵云縮小放進盒子,你走到哪,云就跟到哪,還可以帶進到企業辦公室,就像是在辦公室的一朵電信云,這其實就是一種利用網絡功能虛擬化技術,實現移動邊緣計算的應用例子。

連全球最大開源社群也大力支持

邊緣計算雖然才剛竄起,但也逐漸有越來越多的科技、網通、芯片及物聯網各家業者紛紛搶進,也讓邊緣計算發展的生態系,開始變得越來越熱鬧了。甚至連身為全球最大開源社群的Linux基金會,最近也決定成立EdgeX Foundry這個新項目,專門要為邊緣計算來推動建立一套可互相溝通和協作的通用標準,讓身處在地面云環境的運算設備不用上到云就可以自己來溝通。

為何Linux基金會非得需要出面推動這件事?最近才剛新接任EdgeX 項目執行董事的Philip DesAutels話講得很直接,“因為邊緣計算市場和技術已經準備就緒,而社群也正大聲嚷嚷吵著要呢!”他也指出,EdgeX提供的是一個可以用來建立物聯網邊緣生態系的共通框架。 過去基于運算發展有了開源Linux,而在數據中心則有開源云端應用平臺Cloud Foundry出現, 到了網通則有網絡功能虛擬化(NFV),“現在,該是換我們挺身為物聯網邊緣做這件事的時候了。”他說。

Linux基金會以外,還有去年底以中國電信設備商(華為)為首的少數幾家業者成立的邊緣計算產業聯盟(Edge Computing Consortium),則是致力于發展產業物聯網邊緣計算的解決方案。

除了有云端、開源社群力拱,近年來AI技術的成熟,也變成推動邊緣計算的另一股力量。當這些邊緣設備的運算分析能力越來越強,現在開始也有更多廠商將機器學習、甚至是深度學習的能力帶進設備內,使得現在的邊緣設備也能做到云端能做的事,應用也越來越廣了。例如微軟今年就搶先發行一套預覽版Azure IoT Edge,不只能串流分析數據,還開始將Azure機器學習及AI認知服務帶進設備端,讓設備想要就近結合機器學習變得更容易多了。SAP年初也另外推出了一套SAP Leonardo邊緣計算解決方案,開始把SAP云端原有的機器學習和預測分析服務,帶進到物聯網邊緣設備內。除了AI技術外,也開始有包括芯片、GPU、網絡及大數據管理商,專為邊緣設備釋出新的AI開發工具、框架及分析平臺。

云端正在邁向終結了嗎?

當更多的邊緣設備開始具備AI能力,而且可以執行較復雜的AI應用時,設備將變得更聰明。這也意味著,未來將有更多的云計算工作,可以在本地端就先處理完,不必再上云,而云端將來更像扮演一個中央的管理者或協調者,或是做為一座數據訓練中心。而當有越多的邊緣設備接手以前云端的大部分工作,也有人主張,云計算最后可能只剩下儲存用途而已,甚至去年Peter Levine就因此提出了“云計算正邁向終結”的說法,甚至他認為,邊緣計算最終會反過來吃掉云端。

雖然云端會不會終結,目前各界也持有不同的看法。像Philip DesAutels自己就相當認同云計算邁向終結的說法,甚至他更認為,這件事早已經再發生了。“但這并不是指云端會就此消失,而是代表一個純云計算年代的終結。”Philip DesAutels強調,當更多運算可以交付邊緣設備處理時,云端也會因為這些設備變聰明而跟著越來越有智慧,“將來,云端更像是扮演一個集中式協調管理的角色,成為一個具有分布式集體智慧的云端大腦。”

不過多數學術圈及產業界人士的看法,則傾向支持這兩者是互補的關系,而非對立。林盈達就認為,邊緣計算的角色,最終目的并不是取代云端,而是要透過邊緣計算采用的分布式架構,“讓原本集中式的云可以去中心化,將云端的邊際向外圍更進一步延伸,可以更靠近用戶所在的網絡”,以便于滿足對于網絡等待時間、帶寬更高需求的新興應用,所以兩者目的并不沖突。

工研院資通所先進通訊系統與標準發展技術部經理楊人順也有相似的看法,甚至他認為,將來云端非但不會消失,還會改變云計算現有的數據存取模式,以后的云端服務模式將漸趨于擔任一個后援的管理團隊,來負責支持前線的邊緣設備正常的運作,而比較不會直接和使用者接觸,只有在少數的情況下,才會由云接手,例如需開啟網頁的網絡服務等。

目前也是OpenFog聯盟成員的臺灣大學代表人之一的臺大電機系教授魏宏宇也直言,云計算要消失很難,因為云計算架構的好處并沒有不見,像是可以提供IaaS、PaaS、SaaS的云端服務型式,讓規模不大的中小型企業,可以租用方式,來取得運算資源,而不需要前期投入大筆建置成本,而且云端架構是以彈性擴充為設計考慮,可以更有效集中資源,來滿足不同企業IT架構擴充的需求。

研華科技技術官楊瑞祥則從應用面來解釋,邊緣計算和云計算各自是分層負責的關系。他表示,將來數據上不上云端完全看解決應用的需求是什么,以及對應的邊緣計算設備有沒有能力現場處理,例如需要利用巨量數據來訓練機器學習模型時,這時,邊緣計算就應付不來,還是得走云端這條路。楊瑞祥也強調,“云端這門生意,不會像傳統大型主機一樣,逐漸式微甚至消失,反而會因邊緣計算更加發展而持續壯大。”

云端終結說雖然是有點夸張的說法,但從運算架構的演進來看,這其實也正反映出了未來邊緣計算扮演的角色,將變得更加重要,甚至不輸給現在的云端。根據IDC的報告,從明年開始,全球設備將有高達4成產生的數據量會就近在邊緣設備來處理、分析及儲存,以降低網絡傳輸的成本。另一份不同的IDC調查也顯示,去年開始導入邊緣計算架構的企業比例有高達4成,預計今年的采用比例也將持續攀升。

盡管,云計算將會繼續發展并不會停歇,但邊緣計算也正逐漸從現有的IT運算架構中,開始占有一席之地。云計算和邊緣計算有各自不同的優勢,也各自有擁護的陣營,但不論是天上的云,還是地面上的云,或是想進到你家里的云,只要可以幫助企業解決問題,就是好用的云。過去幾年,企業不是專注于上云端,就是想著擁抱更多的云,現在,企業也得開始低頭注意身旁的這朵本地云,如何善用不同的云的優勢,來做更好的發揮,未來也將考驗著企業的智慧。

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